Australiska forskare har visat den starka potentialen för en ny typ av flexibel, återvinningsbara elektroder som ska användas för att skapa billigare solceller, pekskärmar, bärbara "e-skins" och nästa generations responsiva fönster.

Dessa material, gjord med en enkel, kostnadseffektiva tillverkningsprocesser, kan ersätta traditionella transparenta ledande oxider som indiumtennoxid (ITO), som är en nödvändig komponent i nästan alla tunnfilmssolceller, bärbara datorskärmar och smartphoneskärmar, men som stadigt stiger i pris på grund av sin brist, och är i sig begränsad av sin spröda natur.

Förutom billigare, högeffektiva fotovoltaiska solceller, datorskärmar och smartphone-pekskärmar, hushållens energiräkningar kan sänkas på lång sikt, med elektroderna som potentiellt kan användas vid tillverkning av smarta fönster, som elektriskt kan skifta färg och bli ogenomskinlig eller transparent.

Den bidragande författaren Dr. Eser Akinoglu från ARC Center of Excellence in Exciton Science sa:"Prestandan för materialet är utmärkt, överföringen på över 90 % och hög elektrisk konduktivitet konkurrerar med ITO:s riktmärke."

När vi ser framåt på den potentiella kommersiella tillämpningen av forskningen, han tillade:"I princip, du borde kunna integrera den här tekniken i industriell rull-till-rulle-utskrift."

Uppnådd med en teknik som kallas nanosfärlitografi, en deponeringsmetod som innebär att den önskade kombinationen av material förångas till ett mönster i nanoskala, forskare från University of Queensland och ARC Center of Excellence in Exciton Science har publicerat sina resultat i tidskriften Avancerade funktionella material .

De dielektriska/metall/dielektriska (D/M/D) nanomesh-elektroderna som produceras genom detta tillvägagångssätt skröt med exakt kontrollerad perforeringsstorlek, trådbredd och jämn hålfördelning, ger hög transmittans, lågt arkmotstånd (vilket minimerar spänningsförlust) och enastående böjhållfasthet.

Huvudförfattaren Dr. Tengfei Qiu vid University of Queensland sa:"Vi erbjöd en strategi för att göra skuggområdet på den metalliska nanomesh mycket transparent, genom att integrera D/M/D-strukturer i nanomesh-systemet. De transparenta nanomesh-filmerna med D/M/D-skiktad struktur har inte studerats tidigare. Den enkla och kostnadseffektiva nanosfärlitografitekniken kan användas för att tillverka olika skiktade nanomesh-material."

Och, i fallet med vissa flexibla elektrokroma tillämpningar, elektroderna visade till och med förmågan att återvinnas, stärka mekanismens meriter som ett möjligt hållbart alternativ till mer etablerade tillverkningsmaterial och -processer.

Dr. Akinoglu sa om denna återvinningsbara egenskap:"Det betyder att om du gör en enhet som ett elektrokromiskt fönster, som kan försämras i funktionalitet efter dess livslängd, du kan ta isär den, skölj ur elektroderna, och återanvända dem för en annan enhet."

Ett av nästa steg för forskare är att utforska potentialen som visas i denna studie för att skapa liknande resultat i större skala, med ett långsiktigt sikte på att uppnå liknande resultat i en kommersiellt gångbar kapacitet.

"Du vill öka transparensen, du vill få lägre plåtmotstånd och du vill få uthålligheten för mekanisk belastning och flexibilitet högre, " sa Dr. Akinoglu.

"Och du vill kunna tillverka det på ett storskaligt område, till en låg kostnad."

Seniorförfattaren Prof. Lianzhou Wang tillade:"Detta arbete kommer att inspirera designen av transparenta ledande filmer med nya funktioner som flexibilitet och återvinningsbarhet, ger en utmärkt plattform för nästa generations miljövänliga optoelektronik."